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Titane
Le titane (Ti) a une résistance à la
corrosion très élevée tout en étant biocompatible.
En dépit de la longue et large utilisation des implants en titane,
pratiquement aucun effet secondaire en rapport avec la biocompatibilité
n'a été rapporté ou publié. En ce qui concerne
l'acier inoxydable, le titane a deux différences apparentes :
Densité : le titane a une densité de 4,5
g/cm3 comparée à 7,9 à 8,3 g/cm3
pour les aciers inoxydables ; le titane a une plus grande
élasticité que l'acier inoxydable
Alliage de titane
Le titane possède en fonction de la température
deux états allotropiques : á, structure hexagonale compacte et
â, qui est une structure cubique centrée. L'aluminium (6 %) et le
vanadium (4 %) ajoutés au titane permettent aux deux formes á et
â de coexister à température ambiante. Ainsi est
formé un alliage biphasique (á-â). Le taux relatif de
chacune des phases et les modes de préparation de l'alliage ont une
grande influence sur les qualités mécaniques. Une microstructure
régulièrement homogène est obtenue par recuit.
Les qualités mécaniques de l'alliage
TiAl6V4 sont superposables voire supérieures
à celles des autres alliages utilisés. De plus, il
présente l'avantage d'avoir un module d'Young deux fois moins
élevé que celui du CrCo ou de l'acier ; il reste toutefois dix
fois supérieur à celui de l'os. Les propriétés en
fatigue, deux fois supérieures à celles de l'acier ou du CrCo,
représentent un avantage très important pour la fabrication
d'implants destinés à être définitifs. La faible
différence entre la contrainte à la rupture et la limite
élastique constitue son défaut mécanique majeur, en effet
il est peu déformable plastiquement avant rupture. Les
conséquences de ce fait mécanique sont retrouvées en
clinique lors de l'utilisation de vis en TiAl6V4 : lors
du serrage d'une vis une déformation plastique se produit, quand de
l'acier est utilisé, les contraintes à la rupture et la limite
élastique sont suffisamment éloignées pour permettre la
déformation, ce n'est pas le cas avec le TiAl6V4
la vis pouvant alors se rompre lors du serrage.
Les propriétés de frottement du titane
sont insuffisantes pour en faire un matériau de frottement. Le film
oxydé de passivation trop fin (100 A) disparaît lors du frottement
et il y a alors dissolution du métal (potentiel normal = -1,6), et
relargage d'oxyde de titane qui agit comme un abrasif ; d'autre part le titane
est un matériau autosoudant. Des modifications de la surface peuvent
être réalisées pour durcir celle-ci et permettre son
utilisation en frottement : il peut s'agir par exemple d'implantation ionique,
ou de nitruration gazeuse ou ionique.
La tolérance tissulaire de l'alliage de
TiAl6V4 est très bonne sous forme massive. Les
atomes d'aluminium et le vanadium, au potentiel toxique, contenus dans cet
alliage sont dispersés et ne sont pas libérés, dans les
conditions normales d'utilisation, dans le milieu. Il n'y a pas eu dans la
littérature de phénomène immunoallergique
rapporté.
L'utilisation principale de l'alliage de titane est pour nous
la réalisation de tiges de prothèses totales de hanche. Pour
éviter les phénomènes de freeting-corrosion, les tiges de
prothèses de hanches lisses sont recouvertes artificiellement d'une
couche d'oxyde par anodisation. Cette couche de 5 000 A donne une coloration
verte ou bleue au métal.
Le titane-niobium présente des
caractéristiques similaires au TiAl6V4, il a
été développé pour ne pas utiliser le vanadium dont
la toxicité à l'état d'alliage est plus supposée
que réelle. Citons le nitinol qui est un alliage de Ni et de Ti et qui
présente la particularité d'être à mémoire de
forme. Dans certaines conditions de température, il peut reprendre une
forme donnée. Le taux de Ni est élevé ce qui peut
entraîner des réactions d'intolérance. Il a
été utilisé pour la réalisation d'agrafes
d'épiphysiodèse ou de fixation d'ostéotomie et des
fixations rachidiennes.
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